第四章 精馏塔设备设计及选型

第四章设备设计及选型

4.1 设备设计标准

《钢制压力容器》GB150-98

《压力容器用钢板》GB6654-96

《化工装置用不锈钢大口径焊接钢管技术要求》HG20537.4-92

《安全阀的设置和选用》HG/T20570.2-95

《设备进、出管口压力损失计算》HG/T20570.9-95

《钢制化工容器设计基础规定》HG20580-98

《钢制化工容器材料选用规定》HG20581-98

《钢制化工容器强度计算规定》HG20582-98

《钢制化工容器结构设计规定》HG20583-98

《钢制化工容器制造技术规定》HG20584-98

《化工设备设计基础规定》HG/T20643-98

《压力容器无损检测》JB4730-2005

《钢制压力容器焊接工艺评定》JB4708-2000

《钢制压力容器焊接规程》JB/T4709-2000

《钢制压力容器产品焊接试板的力学性能检验》JB4744-2007

《压力容器用钢锻件》JB4726-2000

《石油化工塔型设备设计规范》SH 3030-1997

4.2 设备设计及选型

塔设备是化工、石油化工和炼油等生产中最重要的设备之一，塔可以使气液相或者液液相之间进行紧密接触，达到较为良好的相际传质及传热的目的。

在塔设备中常见的单元操作有：吸收、精馏、解吸和萃取等。此外工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿和减湿等效果。

4.2.1 塔设备设计原则

具有适宜的流体力学条件，可使气液两相良好接触；

结构简单，处理能力大，压降低；

强化质量传递和能量传递。

4.2.2 塔设备的设计目标

作为主要用于传质过程的塔设备，首先必须使气液两相能充分接触，以获得较高的传质效率。此外，为满足工业生产的需要，塔设备还得考虑下列各项要求：（1）生产能力大。在较大的气（汽）液流速下，仍不致发生大量的雾沫夹带、拦液、或液泛等破坏正常操作的现象；

（2）操作稳定、弹性大。当塔设备的气（汽）液负荷量有较大波动时，仍能在较高的传质效率下进行稳定的操作，并且塔设备应保证能长期稳定操作；

（3）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压降小。这将大大节省生产中的动力消耗，以降低正常操作费用。对于减压蒸馏操作，较大的压力降还将使系统无法维持必要的真空度；

（4）结构简单、材料耗用量小，制造和安装容易。这可以减少基建过程中的投资费用；

（5）耐腐蚀和不易堵塞，方便操作、调节和检修。

事实上，对于现有的任何一种塔器，都不可能完全满足上述所有要求，但是我们可以在某些方面做到独特之处。以此来达到较大的生产效率，提高企业的生产效益。

4.2.3 塔设备类型及选择

为了便于研究和比较，人们从不同角度对塔设备进行了分类。例如：按操作压力的不同可分为加压塔、常压塔、减压塔；按单元操作可分为精馏塔、吸收塔、解吸塔、萃取塔、反应塔和干燥塔；但最常用的分类是按塔的内件结构进行划分，分为板式塔和填料塔。

塔型的合理选择是做好塔设备设计的首要环节，选择时应考虑的因素有：物料性质、操作条件、塔设备性能，以及塔设备的制造、安装、运转、维修等。

4.2.4 与物性有关的因素

（1）易起泡的物系，如处理量不大时，以选用填料塔为宜。因为填料能使泡沫破裂，在板式塔中则易引起液泛；

（2）具有腐蚀性的介质，可选用填料塔。如必须用板式塔，宜选用结构简单造价便宜的筛板塔，穿流式塔盘或舌形塔盘，以便及时更换；

（3）具有热敏性的物料需减压操作，以防过热引起分解或聚合，故应选用压力降较小的塔型。如可采用装填规整填料或散堆填料等，当要求真空度较低时，也可用筛板塔或浮阀塔；

（4）黏性较大的物系，可以选用大尺寸填料。因为板式塔的传质效率较差；

（5）含有悬浮物的物料，应选择液流通道较大的塔型，以板式塔为宜。可选用泡罩塔、浮阀塔、栅板塔、舌形塔和孔径较大的筛板塔等，不宜使用填料塔；

（6）操作过程中有热效应的系统，用板式塔为宜。因塔板上积有液层，可在其中安放换热管进行有效地加热或冷却。

4.2.5 与操作条件有关的因素

（1）若气相传质阻力大（即气相控制系统，如低黏度液体的蒸馏，空气增湿等），宜采用填料塔，因填料层中气相呈湍流，液相为膜状流。反之，受液相控制的系统，宜采用板式塔，因为板式塔中液相呈湍流，用气体在液层中鼓泡；

（2）大的液体负荷系统，可选用填料塔，若用板式塔时宜选用气液并流的塔型或选用板上液流阻力较小的塔型。此外，导向筛板塔盘和多降液管筛板塔盘都能承受较大的液体负荷；

（3）低的液体负荷，一般不宜采用填料塔。因为填料塔要求一定量的喷淋密度，但网体填料能用于低液体负荷的场合；

（4）液气比波动的稳定性，板式塔优于填料塔，故当液气比波动大时，选用板式塔。

4.2.6 其他因素

（1）对于多种情况，塔径小于800mm时，不宜采用板式塔，宜用填料塔。对于大塔径塔设备来说，需进行加压或常压操作时，应优先选用板式塔；对于减压操作过程，宜采用新型填料；

（2）一般填料塔比板式塔重；

（3）大塔以填料塔造价便宜。因填料价格约与塔体的容积成正比，板式塔按单位面积计算的价格，随塔径增大而减小。

气液传质分离用的最多的为塔式设备。它分为板式塔和填料塔两大类。板式塔和填料塔均可用作蒸馏、吸收等气液传质过程，但两者各有优缺点，根据具体情况进行选择。现将板式塔与填料塔的主要结构特点作简要对比列于表4-1：

表4-1 板式塔和填料塔的主要特点比较

项目板式塔填料塔备注

各块理论板压降约1KPa 散装填料约

0.3KPa

规整填料约

0.15KPa

每块塔板的开孔

率为5%-10%，又

有25-50mm清液

层，故压降大。

压降小是填料塔

的主要优点

分离效率（HETP）分离效率比较稳

定，大塔效率会更

高些

规整填料的

HETP值比板式

塔小，丝网的效

率更高，新型散

装填料与板式塔

相当

填料塔效率受液

体分布影响大，

预测比较难，可

靠性不如板式塔

处理能力与操作弹

性操作弹性大

规整填料处理能

力比板式塔大，

在真空和常压塔

中为30%-50%，

新型散装填料也

可比板式塔高些

由于填料塔压降

低，在高真空塔

时还可以使相对

挥发度有所上升

对高真空操作的适应性（热敏、高沸

物料）因压降大较难适

应，尤其在高真空

板中有多的场合

压降小的优点使

其特别适用，高

真空下应用规整

填料会更佳

高真空填料塔的

液体分布器往往

要特殊设计才能

达到高的分布质

量。且散装填料

可能会

对腐蚀性物料的适

应性必须用耐腐蚀性材

料制作，往往比较

困难或价格太高

易用陶瓷性耐腐

蚀性材料，较合

适

—

对易结垢、易堵塞系统的适应性比较容易解决，清

理也较容易

不适用—

易起泡物系较难，塔径、塔高

均需要较大值

比较合适

填料塔的液体分

布器需特别留意

大直径塔很适合，造价低填料费用上升很

大，尤其是丝网

规整填料，而且

汽液分布均匀较

难

减压大直径填料

塔已有不少成功

实例，此时因高

效、高处理能力

使塔体积减小

间歇精馏可以用因持液量少而更合适

多进料、轴测线的

方便性比较容易实现不太合适

因没增加一项，

均要增加一个再

分布器，结构复

杂而造价高，不

太合适

中间换热易实现较难实施—

塔的检修容易较难实现，规整

填料几乎不可能

—

4.2.7 塔板的选择

塔板的主要特征为气液两相在板面上以气体鼓泡和液体喷射状态完成气液接触，传热和传质有明显的“级”式过程。在实际操作中，塔盘的结构在一定程度上仍然影响着操作的流体力学状态和传质性能的优劣。现将几种主要塔板的性能比较列表如下：

表4-2 几种主要塔板的性能比较

塔板类型优点缺点适用场合

筛板结构简单、造价低、

塔板效率高

易堵塞、操作弹

性较小

分离要求高、塔

板数较多

浮阀效率高、操作范围

宽

浮阀易脱落

分离要求高、负

荷变化大

泡罩较成熟、操作稳定结构复杂、造价

高、塔板阻力大、

处理能力小

特别容易堵塞的

物系

舌型板结构简单、塔板阻

力小

操作弹性窄、效

率低

分离要求较低的

闪蒸塔

浮动喷射板压降小、处理量大浮板易脱落、效

率较低

分离要求较低的

减压塔

下表给出了几种主要塔板性能的量化比较：

表4-3几种主要塔板性能的量化比较

塔板类型塔板效率处理能力操作弹性压降结构成本泡罩 1.0 1.0 5 1 复杂 1 筛板 1.2~1.4 1.4 3 0.5 简单0.4~0.5 浮阀 1.2~1.3 1.5 9 0.6 一般0.7~0.9 舌型板 1.1~1.2 1.5 3 0.8 简单0.5~0.6 此塔进行产品脱甲苯精馏塔的分离过程，要求生产能力大，产量稳定，效率

高，但对操作弹性要求不高，负荷变化不大。综合考虑塔板的效率、分离效果和

设备的成本、维修等，我们初步选择目前使用较为广泛的筛板塔，下面通过具体

的计算，论证选择筛板是否能满足生产要求。

4.2.8 脱甲苯精制塔(T0101)设计及选型

4.2.8.1 精馏塔精馏段的设计

1.物性参数

在设计中使用Aspen Plus进行模拟，计算得到精馏段为1~19块塔板，现将

精馏段各个理论板上的计算结果列于下表：

表4-4 精馏段各理论板上的流量及物性数据列表

塔板序号

温度

（℃）

压力

（Map）

液体摩尔

流量

（kmol/h

r）

气体摩尔流

量

（kmol/hr）

液体密

度

（kg/cu

m）

气体密

度

（kg/cu

m）

液体粘

度（P）

液体

表面

张力

（N/m

）

1 104.490 0.10

2 6900 3450 829.639 2.56778 0.00322 0.010

2 108.576 0.1021 7056.301 10350 828.435 2.57125 0.00317 0.010

3 108.746 0.1022 7065.483 10506.3 827.280 2.58207 0.00312 0.009

4 108.819 0.1023 7068.53

5 10515.48 826.279 2.58802 0.00309 0.009

5 108.880 0.1024 7069.505 10518.53 825.500 2.59303 0.00307 0.009

6 108.941 0.1025 7069.105 10519.5 824.941 2.59713 0.0030

7 0.009 7 109.010 0.1026 7067.46

8 10519.1 824.55

9 2.60051 0.00304 0.009 8 109.095 0.1027 7064.352 10517.46 824.304 2.61587 0.00300 0.008 9 109.208 0.1028 7059.156 10514.35 824.131 2.62599 0.00298 0.008 10 109.366 0.1029 7050.874 10509.15 824.009 2.63499 0.00297 0.008 11 109.595

0.103 7038.019

10500.87 823.918 2.64878 0.00296 0.008 12 109.930 0.1031 7018.602 10488.01 823.845 2.65841 0.00295 0.008 13 110.421 0.1032 6990.327 10468.6 822.781 2.67583 0.00295 0.008 14

111.124 0.1033 6942.31

10440.32

821.722 2.68898 0.00295 0.008

（1）气相平均流量和平均密度

3333018.3/=9.17/V m h m s =

32.617/v kg m ρ=

（2）液相平均流量和平均密度

3377.349/=0.0215/L m h m s =

3825.15/l kg m ρ=

（3）液相平均表面张力和粘度

0.0086N/m=8.6dyne/cm σ= 0.0030380.3038P cP μ== 2.初算塔径

令T H 0.45m =，假设L =0.08m h ，则T L H 0.37m h -=

又11

220.0215825.15()=()=0.0429.17 2.617

L V L V ρρ 查Smith 泛点关联图

图4-1 Smith 泛点关联图

得：200.081C =

则气相负荷因子：0.20.2

20208.6()=(

)0.06820

20

C C C σ

=??= 所以允许有效空塔气速：

(max)-825.15 2.617

==0.068=1.21/2.617

L V g V U C

m s -ρρρ 选取表观空塔气速 op (max)=0.8=0.8 1.21=0.97/g U U m s ?

所以初算塔径9.17

===3.34m 0.7850.7850.967

op V D U ?’

圆整后取D 3.4m = 3.塔径的初步核算

雾沫夹带

取0.60.6 3.4=2.04l D m ω==?，D 3.4m =

则弓形降液管面积

22

0.0620.062 1.70.563f T

A A m π=?=?= 所以29.17

1.08/1.70.563

T f G V W m s A A π=

==-?-

则雾沫夹带 3.2

v f

0.0057

(

)T G W e H h σ

=

?-

3.20.0057 1.08

()8.60.45 2.50.08

=

?-? 0.05277/0.1/kg kg kg kg =<汽汽

停留时间

0.4520.563

2350.0215

T f

H A s s L

τ???=

=

=>

根据以上两步核算的结果，可认为塔径D 3.4m =是合适的。 4.塔板布置设计 （1）塔板结构形式

降液管主要有弓形、圆形和倾斜弓形三种。 现将不同降液管的对比列于下表：

表4-5不同降液管的对比

降液管形式弓形圆形倾斜弓形简图

特点及适用条

件

堰与壁之间的全部截面

区域均作为降液容积，

适用于较大直径的塔，

塔板面积利用率较高。

在弓形降液管内另装圆

管作为降液管，适用于

液量较小的情况。

此形式有利于塔截面

的充分利用，适用于大

直径的塔及气液负荷

较大的情况。

综合以上条件，选取弓形降液管。

液体在塔板上的流动路径是由降液管的布置方式决定的。常用的布置方式有以下几种形式：U型流、单流型、双流型、阶梯流型。

下表列出了溢流类型、塔径、液体负荷之间的关系。

表4-6液体负荷与板上流型的关系

塔径

（mm）

液体流量（m3/h）

U形流单流型双流型阶梯流型1000 7以下45以下

1400 9以下70以下

2000 11以下90以下90~160

3000 11以下110以下110~200 200~300 4000 11以下110以下110~230 230~350 5000 11以下110以下110~250 250~400 6000 11以下110以下110~250 250~450

由于反应精馏塔精馏段液体流量为77.343/

m h，而初步计算塔径为3.4m，所以选择单流型。

（2）堰及降液管设计

堰的设计

因为受液盘为凹形受液盘，所以没有内堰。 堰长0.60.6 3.4=2.04l D m ω==? 则

2.5 2.5

77.34

13.01()(2.04)L l ω== 查流体收缩系数图

图4-2 流体收缩系数

得E 1.032=

则堰上清液层高度：22

3

32.84 2.8477.34() 1.032()0.024******** 2.58ow L h E m l ω==??=

由于ow 0.006<0.06m h m <，所以采用平堰。

堰高w L ow 0.080.0240.056h h h m =-=-=，圆整后得w 0.06m h =。 所以板上清液层高度0.060.0240.084L w ow h h h m =+=+=’ 因为L L h h ≈’ 所以L h 的假设合适。 （3）液面梯度

查弓形宽度与面积表

图4-3 弓形宽度与面积

得弓形降液管管宽0.34d W m = 则平均溢流宽度 2.04 3.4

2.7222

l D b m ω++=

== 液体流道长度12 3.420.34 2.72d Z D W m =-=-?= 塔板上鼓泡层高度 2.5 2.50.080.2f L h h m ==?= 则液面梯度21

3

0.215(2501000)(3600)(1000)f f L

b h L Z bh μρ+?=

230.215(250 2.7210000.2)0.3038(36000.0215) 2.72

(1000 2.720.2)825.15

??+?????=

??? 0.00008023m

= 液面梯度较小，可以忽略。

（4）.降液管的设计

降液管的面积220.0620.062 1.70.563f T A A m π=?=?= 降液管管宽0.34d W m = 假设0h 比w h 少10mm 则降液管底部距下一板的间距

00.010.05w h h m =-=

（5）.孔布置

筛孔按正三角形排列，取筛孔直径05d mm =，0

3.5t

d = 则孔中心距17.5t mm = 查开孔面积与开孔区面积图

图4-4 开孔面积与开孔区面积

得开孔率0/0.078a A A ?==

取外堰前的安定区0.08s W m = 边缘区的宽度0.05c W m = 则 3.4()(0.080.16)=1.4622s d D x W W m =

-+=-+ 3.40.05=1.6522

c D r W m =-=-

1.46==0.8851.65

x r 查开孔区面积图

图4-5 开孔区面积a A

得2a A =7.9m

所以开孔面积200.0780.0787.9=0.616a A A m ==? 查筛孔数求取图

图4-6 筛孔数的求取

得2=5000/n m ’

个 所以筛孔数a =A =50007.9=39500n n ??’个 5.流体力学计算与校核 （1）.干板压降

取板厚0.004m δ= 则

1.25d δ

=

查干筛孔的流量系数图

图4-7 干筛孔的流量系数

得00.8C =

所以000.0512(

)

V

L c u h C ρρ=2 000.0512(

)

V

L

V A C ρρ=2 29.17 2.617

=0.0512(

)0.6160.8825.15

???

=0.056m 液柱

（2）塔板压降

气相动能因数000

9.17

=

2.617=24170.616

V V V

F u A ρρ==?> 查有效液层阻力图

图4-8 有效液层阻力

得液层有效阻力0.049l h m =

所以气体通过塔板的总压降0.049+0.056=0.105p l c h h h m =+=液柱 （3）稳定性校核

0448.6

=

==0.0008598109810825.150.005

L h m d σσρ???液柱

(0.0056+0.13h -h )=4.4C L L

om V

u σρρ

(0.0056+0.130.08-0.00085)825.15

=4.40.8 2.617

????

=7.69/m s

则014.88=

==1.937.56

om u K u 即按漏液气速考虑的负荷下限为设计负荷值的51.6%

（4）.雾沫夹带量校核

2.5 2.50.08=0.2f L h h m ==? 则雾沫夹带量

3.2

f

0.0057

G v T W e H h σ

=?-（

）（

）

3.2

0.0057 1.08=8.60.450.2

?-（

）（） =0.05277/

2200.0215

0.153(

)0.153()0.000425(44 2.040.05

d W L h m l h ==?=??液柱) =0.08+0.000425+0.105=0.185425d L d p H h h h m =++液柱 因为泡沫液的相对密度为=0.5Φ 所以

0.185425d 0.06=0.31090.5

H h m H T ω-=-<Φ液柱 所以不可能产生降液管内液泛。 6.负荷性能图 （1）漏液线

筛板塔的操作有一个下限气速om u ，当气速低于此点时，液体开始从筛孔中泄漏，称为漏液点。

取板厚0.004m δ=

所以0 1.25 1.250.004=0.005d m δ==?

0448.6

=

==0.0008598109810825.150.005

L h m d σσρ???液柱

因为22

2/3332.84 2.84() 1.035()0.0018310001000 2.04

ow L L

h E L m l ω==??=

所以2/3

0.060.00183L W OW h h h L =+=+

又0

(0.0056+0.13h -h )=4.4C L L

om V

u σρρ

0om V u A =?

联立以上方程可得23

2.16832

3.956+0.07501L V =? （2）过量雾沫夹带线

以v 0.1kg /kg e =（液体）（气体）

为限，将各数据代入式 3.2

f

0.0057

G v T W e H h σ

=?-（

）（

）

得： 3.20.0057()0.18.60.45G f

W h ?=-

又2

=0.1171.70.563

G T f V V W V A A π=

=-?- 2/32.5() 2.5(0.060.00183)f w ow h h h L =+=?+ 联立以上方程可得23

12.2960.188V L =- （3）液相下限线

因为2

32.84()1000ow L h E l ω

=

以ow 0.006m h =作为规定的液相下限 得3min L 0.0187m /s = （4）液相上限线

因为A H f T L

τ=

以5s τ

=作为液体在降液管中停留时间的下限

得3max L 0.0588m /s =

（5）液泛线

为避免降液管液泛，应满足

h H d

H w T -<Φ

，其中H h h h d p L d

=++ 因为0.5Φ＝，w h 0.06=，T H 0.45=

p l c h h h =+

2

0.153(

)4d W L h l h = 将h p 、h L 、h d 的计算式代入上式，整理得液泛线

223

=218.35-2.7681-1374.5816V L L

根据各线的方程，作出如下筛板塔的负荷性能图

7.反应精馏塔上部塔精馏段的设计结果

表4-7 反应精馏塔上部塔精馏段的设计结果

项目

名称 数值 已知条件

气相流量V 9.17m 3/s 气相密度V ρ 2.617kg/m 3 液相流量L

0.0215m 3/s

液相密度L ρ 825.15kg/m 3 液体表面张力σ 8.6dyne/cm 液体粘度μ 0.3038cP 设计结果

塔型 筛板 塔径D

3.4m 塔板间距H T 0.45m 溢流型式 单溢流 空塔气速u 0

0.97m/s

主斜副立井提升设备选型毕业设计论文

前言 阳城县南坪煤矿是隶属于山西煤销阳城公司管辖的矿井,矿井位于阳城县西北部，在芹池镇境内，距县区17km。北邻小西煤业，南临竹林山煤业。 本井田属沁水煤田，丘陵地带，地面水系对井下无大的影响;具体位于九里山向斜的东南翼边缘，总体上为一单斜构造，地层走向NE45，渐转至SW220，地层倾角浅部较陡40-50，局部为65-75，中深部变缓20-45，深部(-1000m以下)5-10。断裂构造较发育，主干断层分布在浅部，深部不发育，井田内中深部发育2个向斜构造，全井田无岩浆侵入。主要可采的煤层为三、九煤，其中三层煤为较稳定煤层，九层煤为稳定煤层,开采上限为-90m水平，开采下限-900m 水平，井田平均走向长3.6km，平均倾斜宽1.63km，井田开采面积5.87k㎡。本井田可采储量为1962.44万吨。煤尘无爆炸性，煤层无自然发火性，矿井涌水量一般，瓦斯含量较低，属低瓦斯矿井。 本矿设计能力为60万吨/年，服务年限为23年。由于矿井的表土层较厚，故采取主斜副立开拓，上、下山开采，水平标高为-260米、-430米，开采上限为-50米，下限为-900米。大巷采用集中运输大巷，布置在煤层底板的稳定岩层中，两层间使用集中石门联系。工作面采用单一煤层一次采全高的走向长壁采煤法。顶板管理采用全部跨落法。矿井布置一个工作面正常生产，一个备用工作面，工作面年产量为54万吨，矿井年产量为60万吨。矿井通风为中央边界式通风，由主、副井进风，回风井单独回风，通风方式为抽出式。采用主斜副立运输提升系统。 矿山运输与提升是煤炭生产过程中不可少的重要生产环节；有人把矿山运输与提升形象的比作矿山生产的动脉和咽喉。 从安全生产的角度看，矿山运输与提升事故占很大比例，据统计，有四分之一以上的安全事故发生运输与提升的环节，仅次于顶板事故而居第二位。轻者，影响煤炭产量，重者，则会危及人身安全。因此，煤矿安全生产离不开运输与提升的安全。从经济角度看，矿山运输与提升费用在生产成本中占的很大的比例，因为地面及井下运输与提升设备很多，从事运输和卸载的工人数几乎

精馏塔-PPT

填料塔的附属结构填料支承板（Packing support plate ） 主要包括：填料支承装置；液体分布及再分布装置；气体进口分布装置；除沫装置等。 要求：（1）足够的机械强度以承受设计载荷量，支承板的设计载荷主要包括填料的重量和液体的重量。（2）足够的自由面积以确保气、液两相顺利通过。总开孔面积应不小于填料层的自由截面积。一般开孔率在70%以上。常用结构：栅板；升气管式；气体喷射式。

栅板（support grid）： 优点是结构简单，造价低； 缺点是栅板间的开孔容易被散装填料挡住，使有效开孔面积减小。

升气管式：具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由升气管侧面的狭缝进入填料层。

气体喷射式（multibeam packing support plate）： 具有气、液两相分流而行和开孔面积大的特点。气体由波形的侧面开孔射入填料层。

床层限位圈和填料压板（Bed limiter and hold down plate）填料压紧和限位装置安装在填料层顶部，用于阻止填料的流化和松动，前者为直接压在填料之上的填料压圈或压板，后者为固定于塔壁的填料限位圈。 规整填料一般不会发生流化，但在大塔中，分块组装的填料会移动，因此也必需安装由平行扁钢构造的填料限制圈。

液体分布器（Liquid distributor） 作用：将液体均匀分布于填料层顶部。 莲蓬头分布器： 一种结构十分简单的液体喷洒器，其喷头的下部为半球形多孔板，喷头直径为塔径的1/3~1/5，一般用于直径在0.6m以下的塔中。它的主要缺点是喷洒孔易堵塞，且气量较大时液沫夹带量大。

机械设计制造及其自动化专业毕业设计选题大全

机械设计制造及其自动化专业毕业设计选题大全 ★双侧驱动式旋耕灭茬机设计 ★温室用小型电动旋耕机设计 ★玉米对心种子播种机设计 ★多功能机械手设计 ★越障行走机的结构设计 ★秸杆原料育苗钵成型机的设计 ★耐磨材料应用现状与发展趋势研究 ★西红柿采栽机械特性试验研究 ★揉性清洗技术在汽车发动机清洗中的应用 ★液体菌种自动接种装置的设计 ★果蔬高压电场保鲜技术及装置研究 ★新型变质白口铸铁犁铧及旋耕刀材料成份配比的试验研究★气缸盖试漏机设计 ★南瓜种子分选机振动筛片及工作参数的优化设计 ★汽车差速器的设计 ★水稻直播种绳加工装置的参数优化及虚拟设计 ★免耕精量播种机设计 ★水稻种绳捻制装置的研制及性能试验 ★旋耕刀结构参数对作业性能影响的试验研究 ★秸杆粉碎粒度与粘接剂对育苗钵成型质量影响的试验研究★三菱发动机材料耐磨性能研究 ★落叶清扫压缩机的设计 ★电磁场处理半连续铸造铝硅合金组织的影响研究 ★采摘机械手结构设计及三维建模研究 ★锤片式肥料搅拌机的设计 ★蔬菜育苗营养块成型机研制 ★二级直齿圆柱齿轮减速器的设计及有限元分析 ★基于Pro/E的旋耕机工作部件的建模与仿真研究 ★小型播种施肥机设计 ★草坪清理机的改进设计 ★连栋温室结构设计与力学性能分析 ★秸杆揉切机设计 ★新型半自动地板清洁器的设计 ★免耕播种机侧深施肥装置的设计 ★南瓜种子分选机振动机构的设计 ★冰屑清扫部件的设计 ★奶牛场喷雾式清粪机设计 ★饲草切碎机设计 ★种绳特性参数影响因素的试验研究 ★鼠道式开沟器设计 ★秸秆饲料压块机设计

★免耕精量播种机设计 ★流体播种穴播排种器建模与仿真 ★大棚除尘（除雪）机设计 ★蔬菜播种机设计 ★无人飞行喷雾机设计 ★种绳捻制机设计研究 ★培养料翻料搅拌机的研制 ★草坪清理机理研究及清理机部件的设计 ★小型玉米授粉机的设计 ★饲料粉碎机设计 ★折叠式接种箱的研制 ★种绳捻制机仿真设计 ★芦苇收割机设计 ★大枣采摘机的设计 ★多物料动态精确定位仿真研究 ★纸载体种绳播种技术所需原料物理机械特性研究 ★免耕播种机开沟播种装置的设计 ★桥式起重机生产不安全因素发生部位及其相关信号采集的研究★矩形熔炼炉钢结构总体设计 ★盘元钢筋矫直机设计 ★推块式分拣机分拣系统道岔执行机构的设计 ★塑料注射机液压系统的改造 ★垃圾焚烧发电设备选型数据库及推理方法研究 ★钢坯剪切定尺机设计 ★50T精炼炉液压系统设计 ★基于微波干燥方法的水分测量仪器的设计 ★ZJ50ZPD钻机模拟实验台气控系统设计 ★工业固体废物回转焚烧炉窑装置设计 ★4063m3炼铁高炉气动开口机设计 ★炼铁厂带式输送机设计 ★球塞气举往复式投球装置设计 ★钢坯回转台设计 ★连铸坯定尺火焰切割机设计 ★摩托车减振特性的有限元分析 ★塑料注射机液压系统的改造 ★翻板机设计 ★基于PLC和变频技术的恒压供水系统设计 ★300t炼钢转炉倾动及抗扭装置设计 ★钻井液振动筛设计及关键零部件疲劳设计研究 ★发动机水泵轴承液压机设计 ★垃圾焚烧发电设备选型设计系统研究 ★摩托车发动机156FMI摇臂制造工艺及工装设计 ★滚动轴承噪声测量与研究 ★ZJ50ZPD钻机模拟实验台设计

精馏塔机械设计方案

精馏塔机械设计方案 1.1 塔设备概论 塔设备是化工、石油化工和炼油、医药、环境保护等工业部门的一种重要的单元操作设备。它的作用是实现气（汽）——液相或液——液相之间充分的接触，从而达到相际间进行传质及传热的目的。可在塔设备中完成的常见的单元操作有：精馏、吸收、解吸和萃取等。此外，工业气体的冷却与回收、气体的湿法净制和干燥，以及兼有气液两相传质和传热的增湿、减湿等。 塔设备应用面广、量大，其设备投资费用占整个工艺设备费用较大的比例。在化工或炼油厂中，塔设备的性能对整个装置的产品产量、质量、生产能力和消耗定额以及三废处理和环境保护等各个方面都有着重大影响。因此，塔设备的设计和研究受到化工、炼油行业的极大重视。 为了使塔设备能更有效、更经济地运行，除了要求它满足特定的工艺条件外，还应满足以下要求： （1）气（汽）液两相充分接触，相际间的传热面积大； （2）生产能力大，即气液处理量大； （3）操作稳定，操作弹性大； （4）流体流动的阻力小，即流体通过塔设备的压力降小。这将大大减少生产中的动力消耗，以降低操作的费用； （5）结构简单，制造、安装、维修方便，并且设备的投资及操作费用低； （6）耐腐蚀，不易堵塞。方便操作、调节和检修。 塔设备的分类： （1）按操作压力可分有加压塔、常压塔以及减压塔；

（2）按单元操作可分有精馏塔、吸收塔、介吸塔、萃取塔、反应塔、干燥塔等； （3）按件结构可分有填料塔、板式塔; （4）按形成相际接触界面的方式可分为具有固定相界面的塔和流动过程中形成相界面的塔。 1.2 常压塔的主要结构 在塔设备的类别中，由于目前工业上应用最广泛的是填料塔以及板式塔，所以主要考虑这两种类别。 考虑到设计条件，成分复杂，并且板式塔和填料塔相比效率更高一些，更稳定，液——气比适用围大，持液量较大，安装、检修更容易，造价更低，故选用板式塔更为合理。 板式塔是一种逐级（板）接触的气液传质设备。塔使用塔板作为基本构件，气体自塔底向上以鼓泡或喷射的形式穿过塔板上的液层，使气——液相密切接触而进行传质与传热，并且两相的组分浓度呈阶梯式变化。 塔盘采用浮阀型式。因为浮阀塔在石油、化工、等工业部门应用最为广泛，并具备优异的综合性能，在设计和选用时经常作为首选的板式塔型式。 板式初馏塔的总体结构见装配草图。板式塔除了各种件之外，主要由塔体、支座、人孔或手孔、除沫器、接管、吊柱及扶梯、操作平台组成。 (1) 塔体 塔体即塔设备的外壳，常见的塔体由等直径、等厚度的圆筒和上下封头组成。对于大型塔设备，为了节省材料偶尔采用不等直径、不等厚度的塔体。塔设备一般情况下安装在室外，因而塔体除了承受一定的操作压力（压或外压）、温度外，还要考虑到风载荷、地震载荷、偏心载荷等。此外还要满足在试压、运输及吊装时的强度、刚度及稳定性要求。本设计中精馏塔为常压0.11MPa，采用等直径等厚度型式。 (2) 支座

过程设备设计第三版课后答案及重点

过程设备设计题解 1.压力容器导言 习题 1. 试应用无力矩理论的基本方程，求解圆柱壳中的应力（壳体承受气体内压p ，壳体中面半径为R ，壳体厚度为t ）。若壳体材料由 20R （ MPa MPa s b 245,400==σσ）改为16MnR （ MPa MPa s b 345,510==σσ）时，圆柱壳中的应力如何变化？为什么？ 解：○ 1求解圆柱壳中的应力 应力分量表示的微体和区域平衡方程式： δ σσθ φ z p R R - =+ 2 1 φσππ φsin 220 t r dr rp F k r z k =-=? 圆筒壳体：R 1=∞，R 2=R ，p z =-p ，r k =R ，φ=π/2 t pR pr t pR k 2sin 2== = φδσσφθ ○ 2壳体材料由20R 改为16MnR ，圆柱壳中的应力不变化。因为无力矩理论是力学上的静定问题，其基本方程是平衡方程，而且仅通过求解平衡方程就能得到应力解，不受材料性能常数的影响，所以圆柱壳中的应力分布和大小不受材料变化的影响。 2. 对一标准椭圆形封头（如图所示）进行应力测试。该封头中面处的长轴D=1000mm ，厚度t=10mm ，测得E 点（x=0）处的周向应力为50MPa 。此时，压力表A 指示数为1MPa ，压力表B 的指示数为2MPa ，试问哪一个压力表已失灵，为什么？ 解：○ 1根据标准椭圆形封头的应力计算式计算E 的内压力： 标准椭圆形封头的长轴与短轴半径之比为2，即a/b=2，a=D/2=500mm 。在x=0处的应力式为： MPa a bt p bt pa 1500250 102222 2 =???== = θθσσ ○ 2从上面计算结果可见，容器内压力与压力表A 的一致，压力表B 已失灵。 3. 有一球罐（如图所示），其内径为20m （可视为中面直径），厚度为20mm 。内贮有液氨，球罐上部尚有 3m 的气态氨。设气态氨的压力p=0.4MPa ，液氨密度为640kg/m 3 ，球罐沿平行圆A-A 支承，其对应中心角为120°，试确定该球壳中的薄膜应力。 解：○ 1球壳的气态氨部分壳体内应力分布： R 1=R 2=R ，p z =-p MPa t pR t pR pr t pR k 10020 210000 4.022sin 2=??===? = = = +θφφθφσσφδσσσ φ0 h

过程设备设计课后习题答案

过程设备设计（第二版） 1.压力容器导言 思考题 1.压力容器主要由哪几部分组成?分别起什么作用? 答：压力容器由筒体、封头、密封装置、开孔接管、支座、安全附件六大部件组成。 筒体的作用：用以储存物料或完成化学反应所需要的主要压力空间。 封头的作用：与筒体直接焊在一起，起到构成完整容器压力空间的作用。 密封装置的作用：保证承压容器不泄漏。 开孔接管的作用：满足工艺要求和检修需要。 支座的作用：支承并把压力容器固定在基础上。 安全附件的作用：保证压力容器的使用安全和测量、控制工作介质的参数，保证压力容器的使用安全和工艺过程的正常进行。 2.介质的毒性程度和易燃特性对压力容器的设计、制造、使用和管理有何影响？ 答：介质毒性程度越高，压力容器爆炸或泄漏所造成的危害愈严重，对材料选用、制造、检验和管理的要求愈高。如Q235-A或Q235-B钢板不得用于制造毒性程度为极度或高度危害介质的压力容器；盛装毒性程度为极度或高度危害介质的容器制造时，碳素钢和低合金钢板应力逐进行超声检测，整体必须进行焊后热处理，容器上的A、B类焊接接头还应进行100%射线或超声检测，且液压试验合格后还得进行气密性试验。而制造毒性程度为中度或轻度的容器，其要求要低得多。毒性程度对法兰的选用影响也甚大，主要体现在法兰的公称压力等级上，如部介质为中度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.0MPa；部介质为高度或极度毒性危害，选用的管法兰的公称压力应不小于1.6MPa，且还应尽量选用带颈对焊法兰等。 易燃介质对压力容器的选材、设计、制造和管理等提出了较高的要求。如Q235-A·F不得用于易燃介质容器；Q235-A不得用于制造液化石油气容器；易燃介质压力容器的所有焊缝（包括角焊缝）均应采用全焊透结构等。 3.《压力容器安全技术监察规程》在确定压力容器类别时，为什么不仅要根据压力高低，还要视压力与容积的乘积pV大小进行分类？ 答：因为pV乘积值越大，则容器破裂时爆炸能量愈大，危害性也愈大，对容器的设计、制造、检验、使用和管理的要求愈高。 4.《压力容器安全技术监察规程》与GB150的适用围是否相同？为什么？

塔设备机械设计

第一章绪论 1.1塔设备概述 塔设备是石油、化工、轻工等各工业生产中仅次与换热设备的常见设备。在上述各工业生产过程中，常常需要将原料中间产物或粗产品中的各个组成部分（称为组分）分离出来作为产品或作为进一步生产的精制原料，如石油的分离、粗酒精的提纯等。这些生产过程称为物质分离过程或物质传递过程，有时还伴有传热和化学反应过程。传质过程是化学工程中一个重要的基本过程，通常采用蒸馏、吸收、萃取。以及吸附、离子交换、干燥等方法。相对应的设备又可称为蒸馏塔、吸收塔、萃取塔等。 在塔设备中所进行的工艺过程虽然各不相同，但从传质的必要条件看，都要求在塔内有足够的时间和足够的空间进行接触，同时为提高传质效果，必须使物料的接触尽可能的密切，接触面积尽可能大。为此常在塔内设置各种结构形式的内件，以把气体和液体物料分散成许多细小的气泡和液滴。根据塔内的内件的不同，可将塔设备分为填料塔和板式塔。 在板式塔中，塔内装有一定数量的塔盘，气体自塔底向上以鼓泡喷射的形式穿过塔盘上的液层，使两相密切接触，进行传质。两相的组分浓度沿塔高呈阶梯式变化。 不论是填料塔还是板式塔，从设备设计角度看，其基本结构可以概括为： （1）塔体，包括圆筒、端盖和联接法兰等； （2）内件，指塔盘或填料及其支承装置； （3）支座，一般为裙式支座； （4）附件，包括人孔、进出料接管、各类仪表接管、液

体和气体的分配装置，以及塔外的扶梯、平台、保温层等。 塔体是塔设备的外壳。常见的塔体是由等直径、等壁厚的圆筒及上、下椭圆形封头所组成。随着装置的大型化，为了节省材料，也有用不等直径、不等壁厚的塔体。塔体除应满足工艺条件下的强度要求外，还应校核风力、地震、偏心等载荷作用下的强度和刚度，以及水压试验、吊装、运输、开停车情况下的强度和刚度。另外对塔体安装的不垂直度和弯曲度也有一定的要求。 支座是塔体的支承并与基础连接的部分，一般采用裙座。其高度视附属设备（如再沸器、泵等）及管道布置而定。它承受各种情况下的全塔重量，以及风力、地震等载荷，因此，应有足够的强度和刚度。 塔设备强度计算的主要的内容是塔体和支座的强度和刚度计算。 化工生产对塔设备的基本要求 塔设备设计除应满足工艺要求外，尚需考虑下列基本要求：（1）气、液处理量大，接触充分，效率高，流体流动阻力小。 （2）操作弹性大，即当塔的负荷变动大时，塔的操作仍然稳定，效率变化不大，且塔设备能长期稳定运行。 （3）结构简单可靠，制造安装容易，成本低。 （4）不易堵塞，易于操作、调试及检修。 1.2板式塔 板式塔具有物料处理量大，重量轻，清理检修方便，操作稳定性好等优点，且便于满足工艺上的特殊要求，如中间加热或或冷却、多段取出不同馏分、“液化气”较大等。但板式塔的结构复杂，成本较高。由于板式塔良好的操作的性能和成熟的使用经验，目前在化工生产的塔设备中，占有很大比例，广泛用于蒸馏、吸收等传质过程。 板式塔内部装有塔盘，塔体上有进料口、产品抽出口以及回流口等。此外，还有很多附属装置，如除沫器、入手孔、支座、

机械毕业设计总结

篇一：机械专业毕业设计总结 毕业设计总结 随着毕业日子的到来，毕业设计也接近了尾声。经过几周的奋战我们小组 的毕业设计终于完成了。在没有接受任务以前觉得毕业设计只是对这一年来所 学知识的单纯总结，但是通过这次做毕业设计发现毕业设计不仅是对前面所学 知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。 这次毕业设计要求制定一个公路质量安全监督实施方案，非常切合我们以 后质监工作的实际，是一次非常好的演练机会。尽管我们对专业知识的掌握还 不够透彻，我们仍然希望通过自己的努力完成设计并希望有所突破。下面就对 我们这次设计的过程做个简单的小结： 第一，课题分析。在接到毕业设计题目后，我们小组成员认真翻阅了指导 老师提供的资料，对课题进行了深刻的分析，并向老师请教了设计中的一些要 点及难点。 第二，总体设计。在对课题进行仔细分析以后，小组组长概括出了这次设 计的大体框架，并将设计划分成了若干模块，由小组成员分别完成。 第三，资料整理。小组成员在得到各自的任务后，通过书籍、互联网等途 径积极查阅资料，并与其他小组进行资源共享，以达到最大的资源利用率及工 作效率。 第四，课题实现。在资料准备充分后，大家开始着手论文的撰写，在组长 的带领下，大家精诚协作、共同探讨，充分体现出了小组成员的团结精神。过 程中，大家也越到不少问题，通过一起讨论、请教老师、以及翻阅资料等方式 将问题一一解决。 第五，论文整理。在小组成员完成了各自的模块以后，组长将论文进行了 整合，并整理成册。 我们这次的设计大体过程就是这样。在此，要感谢我们的指导老师李航老 师对我们的悉心指导，给予了我们很大的帮助。通过这次的毕业设计，我们对 公路工程质量安全监督的实施过程有了一定的了解，大家充分的将所学理论知 识运用到了实践当中。我们通过查阅资料、跟其他小组探讨、以及请教老师等方式学到了不少东西，虽然经历了一些困难，但同样收获巨大。这次设计不仅 提升了大家的业务能力，也加强了各组员的团队意识，对我们以后的工作有非 常大的帮助。虽然这个方案做的还不够专业，但是在设计过程中所学到的东西 是这次毕业设计的最大收获和财富，将使我们终身受益。篇二：机械类专业毕业设计心得体会 机械类专业毕业设计心得体会 虽然每学期都安排了课程设计或者实习，但是没有一次像这样的课程设计能与此次相比，设计限定了时间长，而且是一人一个课题要求更为严格，任务更加繁多、细致、要求更加严格、设计要求的独立性更加高。要我们充分利用在校期间所学的课程的专业知识理解、掌握和实际运用的灵活度。在对设计的态度上的态度上是认真的积极的。 通过近一学期毕业设计的学习，给我最深的感受就是我的设计思维得到了很大的锻炼与提高。作为一名设计人员要设计出有创意而功能齐全的产品，就必须做一个生活的有心人。多留心观察思考我们身边的每一个机械产品，只有这样感性认识丰富了，才能使我们的设计思路具有创造性。 为什么这样说呢？就拿我设计的单体仿形棉花打顶机来说吧，最初老师让我调研一些关于棉花打顶机的现状和存在的问题，设计一个方案出来，使结构简单，并且造价低，通用性好等

化工机械设备课程设计精馏塔

目录 第1章绪论 (3) 1.1 课程设计的目的 (3) 1.2 课程设计的要求 (3) 1.3 课程设计的内容 (3) 1.4 课程设计的步骤 (3) 第2章塔体的机械计算 (5) 2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度 (5) 2.1.1 塔体厚度的计算 (5) 2.1.2 封头厚度计算 (5) 2.2 塔设备质量载荷计算 (5) 2.2.1 筒体圆筒,封头,裙座质量 (5) 2.2.2 塔内构件质量 (6) 2.2.3 保温层质量 (6) 2.2.4 平台,扶梯质量 (6) 2.2.5 操作时物料质量 (6) 2.2.6 附件质量 (7) 2.2.7 充水质量 (7) 2.2.8 各种质量载荷汇总 (7) 2.3 风载荷与风弯矩计算 (8) 2.3.1自振周期计算 (8) 2.3.2 风载荷计算 (8) 2.3.3 各段风载荷计算结果汇总 (8) 2.3.4风弯矩的计算 (8) 2.4 地震弯矩计算 (9) 2.5 偏心弯矩的计算 (10) 2.6 各种载荷引起的轴向应力 (10) 2.6.1计算压力引起的轴向应力 (10) 2.6.2 操作质量引起的轴向压应力δ2 (10) 2.6.3 最大弯矩引起的轴向应力δ3 (10) 2.7 塔体和裙座危险截面的强度与稳定校核 (10)

2.7.1 塔体的最大组合轴向拉应力校核 (10) 2.7.2 塔体与裙座的稳定校核 (11) 2.7.3 各危险截面强度与稳定性校核 (11) 2.8 塔体水压试验和吊装时的应力校核 (14) 2.8.1 水压试验时各种载荷引起的应力 (14) 2.8.2 水压试验时应力校核 (14) 2.9 基础环设计 (15) 2.9.1 基础环尺寸 (15) 2.9.2 基础环的应力校核 (15) 2.9.3 基础环的厚度 (15) 2.10 地脚螺栓计算 (16) 2.10.1 地脚螺栓承受的最大拉应力 (16) 2.10.2 地脚螺栓的螺纹小径 (16) 第3章塔结构设计 (18) 3.1 塔体 (18) 3.2 板式塔及塔盘 (18) 3.3 塔设备附件 (18) 3.3.1 接管 (18) 3.3.2 除沫装置 (18) 3.3.3 吊柱 (18) 3.3.4 裙式支座 (19) 3.3.4 保温层 (19) 参考文献 (20) 课设结果与自我总结 (21) 附录A 主要符号说明 (22) 附录B塔设备的装配图 (24)

(完整word版)设备设计与选型

设备设计与选型 7.1全厂设备概况及主要特点 全厂主要设备包括反应器6台，塔设备3台，储罐设备8台，泵设备36台，热交换器19台，压缩机2台，闪蒸器2台，倾析器1台，结晶器2台，离心机1台，共计80个设备。 本厂重型机器多，如反应器、脱甲苯塔、脱重烃塔，设备安装时多采用现场组焊的方式。 在此，对反应器、脱甲苯塔等进行详细的计算，编制了计算说明书。对全厂其它所有设备进行了选型，编制了各类设备一览表（见附录）。 7.2反应器设计 7.2.1概述 反应是化工生产流程中的中心环节，反应器的设计在化工设计中占有重要的地位。 7.2.2反应器选型 反应器的形式是由反应过程的基本特征决定的，本反应的的原料以气象进入反应器，在高温低压下进行反应，故属于气固相反应过程。气固相反应过程使用的反应器，根据催化剂床层的形式分为固定床反应器、流化床反应器和移动床反应器。 1、固定床反应器 固定床反应器又称填充床反应器，催化剂颗粒填装在反应器中，呈静止状态，是化工生产中最重要的气固反应器之一。

固定床反应器的优点有： ①反混小 ②催化剂机械损耗小 ③便于控制 固定床反应器的缺点如下： ①传热差，容易飞温 ②催化剂更换困难 2、流化床反应器 流化床反应器，又称沸腾床反应器。反应器中气相原料以一定的速度通过催化剂颗粒层，使颗粒处于悬浮状态，并进行气固相反应。流态化技术在工业上最早应用于化学反应过程。 流化床反应的优点有： ①传热效果好 ②可实现固体物料的连续进出 ③压降低 流化床反应器的缺点入下： ①返混严重 ②对催化剂颗粒要求严格 ③易造成催化剂损失 3、移动床反应器 移动床反应器是一种新型的固定床反应器，其中催化剂从反应器顶部连续加入，并在反应过程中缓慢下降，最后从反应器底部卸出。反应原料气则从反应器底部进入，反应产物由反应器顶部输出，在移动床反应器中，催化剂颗粒之间没有相对移动，但是整体缓慢下降，是一种移动着的固定床，固得名。 本项目反应属于低放热反应，而且催化剂在小试的时候曾连续运行1000

设备设计计算与选型

第三部分 设备设计计算与选型 3.1苯∕甲苯精馏塔的设计计算 通过计算D=1.435kmol/h ， η=F D F D x x ，设%98=η可知原料液的处理量为F=7.325kmol/h ，由于每小时处理量很小，所以先储存在储罐里，等20小时后再精馏。故D=28.7h koml ,F=146.5kmol/h ,组分为18.0x =F ,要求塔顶馏出液的组成为90.0x D =,塔底釜液的组成为01.0x W =。 设计条件如下： 操作压力:4kPa （塔顶表压）； 进料热状况:自选； 回流比:自选； 单板压降:≤0.7kPa ； 全塔压降:%52=T E 。 3.1.1精馏塔的物料衡算 (1) 原料液及塔顶、塔底产品的摩尔分率 苯的摩尔质量 11.78M A =kg/kmol 甲苯的摩尔质量 13.92M B =kg/kmol 18.0x =F 90.0x D = 01.0x W = (2) 原料液及塔顶、塔底产品的平均摩尔质量 =F M 0.18×78.11+(1-0.18)×92.13=89.606kg/kmol =D M 0.9×78.11+(1-0.9)×92.13=79.512kg/kmol =W M 0.01×78.11+(1-0.01)×92.13=91.9898kg/kmol (3) 物料衡算 原料处理量 F=146.5kmol/h 总物料衡算 146.5=D+W 苯物料衡算 146.5×0.18=0.9×D+0.01×W 联立解得 D=27.89kmol/h W=118.52kmol/h

3.1.2 塔板数的确定 (1)理论板层数T N 的求取 苯—甲苯属理想物系，可采用图解法求理论板层数。 ①由物性手册查得苯—甲苯物系的气液平衡数据，绘出x —y 图，见下图3.1 图3.1图解法求理论板层数 ②求最小回流比及操作回流比。 采用作图法求最小回流比。在图中对角线上，自点e （0.45，0.45）作垂线ef 即为进料线（q 线），该线与平衡线的交点坐标为 667.0y q = 450.0x q = 故最小回流比为 1.1217 .0233 .045.0667.0667.09.0x y y x q q q min ==--= --= D R 取操作回流比为 R=22.21.12min =?=R ③求精馏塔的气、液相负荷 L=RD=2.2×27.89=61.358kmol/h

甲基丙烯酸甲酯生产工艺毕业设计设备选型与布置.doc

甲基丙烯酸甲酯生产工艺毕业设计-设备选型与布置

目录 1. 前言 0 1.1 MMA市场应用及前景 0 1.2 MMA生产工艺 (1) 1.2.1 丙酮氢醇(ACH)路线 (1) 1.2.2 合成气法 (2) 1.2.3 乙烯拨基化路线 (2) 1.2.4 丙炔法 (3) 1.2.5 异丁烯法 (3) 1.3 本文MMA生产工艺路线的确定 (4) 1.4 化工设备选型计算中使用的软件 (6) 1.4.1 Cup-Tower对塔设备的选型 (6) 1.4.2 智能选泵系统 (7) 1.4.3 Aspen与EDR联用设计换热器 (8) 1.4.4 化工设备布置图CAD设计 (8) 1.5 项目概况 (9) 1.5.1 项目名称 (9) 1.5.2 拟建地址 (9) 1.5.3 生产工艺 (9) 1.5.4 原料及产品 (9) 2. 工艺流程简介及模拟 (10)

2.1 流程概述 (10) 2.2 Aspen plus仿真模拟流程 (11) 2.2.1 MAL合成工段的模拟 (11) 2.2.2 MMA合成工段的模拟 (12) 3. 设备设计计算及选型 (13) 3.1 反应器的设计 (13) 3.1.1 MAL合成反应器(R101)的设计 (13) 3.1.2 MMA合成浆态床反应器(R201)的设计 (21) 3.2 塔设备的选型与设计 (26) 3.2.1 急冷喷淋塔简单设计计算 (26) 3.2.2 cup-Tower对脱水塔的选型 (29) 3.2.3 cup-Tower对吸收塔的选型 (32) 3.2.4 MMA精馏塔设计 (36) 3.3 换热器的选型 (51) 3.3.1 换热器设计选型示例（E201的选型） (51) 3.3.2 换热器选型结果汇总 (56) 3.4 泵的选型 (56) 3.4.1 泵的设计选型示例（P201的选型) (56) 3.4.2 泵的选型结果 (62) 3.5 储罐设计 (62) 3.5.1 主要储罐的设计 (62)

筛板式精馏塔机械设计说明书

一、塔设备课程设计任务书 ㈠设计课题 筛板式精馏塔机械设计 ㈡工艺条件 物料名称：甲醇-水 设计压力：0.1a MP 设计温度：C 100 物料平均密度：3 957m kg 产品特性：易燃、有毒 设计基本风压值：2 300m N 地震烈度：7度 ㈢工艺尺寸 塔内径 精馏段板数 提留段板数 板间距 堰长 1400 33 17 500 980 堰高 筛孔直径 孔间距 塔顶蒸汽出口管径 50 6 24 200D g 管口 符号 公称尺寸 用途 a Dg273 进料管口 b Dg38 出料管口 c Dg325 塔顶蒸汽出口 d Dg38 回流液口 e Dg20 液面计接口 f Dg38 釜液出口 设计要求 1、筛板精馏塔机械设计及整体结构设计。 2、绘制筛板式精馏塔装配图（一张一号图纸） 二、设计方法及步骤 1、材料选择 设计压力MPa p 1.0 ，属于低压分离设备，一类容器，未提技术要求；产品特性为易燃、易挥发；设计温度为C 100,介质为甲醇和水，年腐蚀欲度很小，考虑到设备材料经济性，筒体，封头和补强圈材料选用R Q 245，裙座选用A Q 235。 2、塔设备主要结构尺寸的确定

㈠塔高 1）塔主体高度 ()mm H Z 2450050011733=?-+= 2）塔的顶部空间高度 mm H a 1500= 3）塔的底部空间高度 mm H b 2000= 4）裙座高度 mm H S 3000= 5）封头高度 mm H c 390= 6）塔高 mm H H H H H H c S b a Z 3139039030002000150024500=++++=++++= 取m mm H 3232000== m mm H H H H H S b a Z 3131000300020001500245001==+++=+++= ㈡塔径 1）筒体厚度计算 []mm p pD t i 56.01 .085.014721400 1.02=-???= -= φσδ 式中：[]t σ——材料的许用应力。R Q 245在C 100厚度为3~16mm 时， []MP a t 147=σ。 φ——塔体焊接接头系数。采用双面对接焊，局部无损探伤，85.0=φ 名义厚度mm C n 86.23.256.0=+=+=δδ 厚度附加量mm C C C 3.223.021=+=+= 1C ——厚度负偏差。按709T JB 中的B 类要求R Q 245负偏差取mm C 3.01=。 2C ——腐蚀裕量。取mm C 22=。 对于碳素钢、低合金钢制容器mm 3min ≥δ，故按刚度条件，筒体厚度仅需3mm ，但考虑此塔较高，风载荷较大，取塔体名义厚度=n δ10mm 。

过程设备设计试题及答案

浙江大学2003 —2004 学年第2学期期末考试 《过程设备设计》课程试卷 开课学院：材化学院任课教师：郑津洋 姓名：专业：学号：考试时间：分钟 １脆性断裂的特征是断裂时容器无明显塑性变形，断口齐平，并与轴向平行，断裂的速度快，常使容器断裂成碎片。（错误，断口应与最大主应力方向平行） ２有效厚度为名义厚度减去腐 蚀裕量（错，有效 厚度为名义厚度减去腐蚀裕量和钢材 负偏差） ３钢材化学成分对其性能和热处理有较大影响，提高含碳量可使其强度和可焊性增加。 （错误，提高含碳量可能使强度增加，但可焊性变差，焊接时易在热影响区出现裂纹） ４压力容器一般由筒体、封头、开孔与接管、支座以及安全附件组成。 （错，缺密封装置） ５盛装毒性程度为高度危害介质的容器制造时，容器上的焊接接头应进行100%射线或超声检测。（对） ６承受均布载荷时，周边简支圆平板和周边固支圆平板的最大应力都发生在支承处。 （错周边简支发生在中心处） ７筒体是压力容器最主要的受压元件之一，制造要求高，因此筒体的制造必须用钢板卷压成圆筒并焊接而成。（错，也可以用锻造筒节、绕带筒体等） ８检查孔是为了检查压力容器在使用过程中是否有裂纹、变形、腐蚀等缺陷产生，所有压力容器必须开设检查孔。(错，在一定条件下，可以不开检查孔) 二、选择题（答案有可能多余于一个，每题2分,共16分） 1 《容规》适用于同时具备下列哪些条件的压力容器（ABCD） A 最高工作压力大于等于（不含液体静压力）； B 内直径（非圆形截面指其最大尺寸）大于等于0.15m；

C 容积（V ）大于等于0.025m 3 ； D 盛装介质为气体、液化气体或最高工作温度高于等于标准沸点的液体。 2下列关于热应力的说法哪些不正确 （AD ） A 热应力随约束程度的增大而减小 B 热应力与零外载相平衡，不是一次应力 C 热应力具有自限性，屈服流动或高温蠕变可使热应力降低 D 热应力在构件内是不变的 3 下列说法中，正确的有 （ BCD ） A 单层厚壁圆筒同时承受内压P i 和外压P o 时，可用压差简化成仅受内压的厚壁圆筒。 B 承受内压作用的厚壁圆筒，内加热时可以改善圆筒内表面的应力状态。 C 减少两连接件的刚度差，可以减少连接处的局部应力。 D 在弹性应力分析时导出的厚壁圆筒微体平衡方程，在弹塑性应力分析中 仍然适用。 4下列关于压力容器的分类错误的是 （AC ） A 内装高度危害介质的中压容器是第一类压力容器。 B 低压搪玻璃压力容器是第二类压力容器。 C 真空容器属低压容器。 D 高压容器都是第三类压力容器。 5下列对GB150，JB4732和JB/T4735三个标准的有关表述中，正确的有 （CEF ） A 当承受内压时，JB4732规定的设计压力范围为0.135MPa p MPa ≤≤. B GB150采用弹性失效设计准则，而TB/T4735采用塑性失效设计准则。 C GB150采用基于最大主应力的设计准则，而JB4732采用第三强度理论。 D 需做疲劳分析的压力容器设计，在这三个标准中，只能选用GB150. E GB150的技术内容与ASME VIII —1大致相当，为常规设计标准；而JB4732基本思路 与ASME VIII —2相同，为分析设计标准。 F 按GB150的规定，低碳钢的屈服点及抗拉强度的材料设计系数分别大于等于和。 6 下列关于椭圆形封头说法中正确的有 （ABD ） A 封头的椭圆部分经线曲率变化平滑连续，应力分布比较均匀 B 封头深度较半球形封头小的多，易于冲压成型 C 椭圆形封头常用在高压容器上 D 直边段的作用是避免封头和圆筒的连接处出现经向曲率半径突变，以改善焊缝的受力状 况。 7 下列关于二次应力说法中错误的有 (ABD) A 二次应力是指平衡外加机械载荷所必需的应力。 B 二次应力可分为总体薄膜应力、弯曲应力、局部薄膜应力。 C 二次应力是指由相邻部件的约束或结构的自身约束所引起的正应力或切应力。 D 二次应力是局部结构不连续性和局部热应力的影响而叠加到一次应力之上的应力增量。 8下列说法中，错误的有 （ C ） A 相同大小的应力对压力容器失效的危害程度不一定相同。

精馏塔---课程设计

第1章绪论 1.1课程设计的目的 （1）把化工工艺与化工机械设计结合起来，巩固和强化有关机械课程的基本理论和知识基本知识。 （2）培养对化工工程设计上基本技能以及独立分析问题、解决问题的能力。 （3）培养识图、制图、运算、编写设计说明书的能力。 1.2课程设计的要求 （1）树立正确的设计思想。 （2）具有积极主动的学习态度和进取精神。 （3）学会正确使用标准和规范，使设计有法可依、有章可循。 （4）学会正确的设计方法，统筹兼顾，抓主要矛盾。 （5）在设计中处理好尺寸的圆整。 （6）在设计中处理好计算与结构设计的关系。 1.3课程设计的内容 对二氯乙烷精馏塔的机械设计。DN=1800mm P N=1.2MPa 1.4课程设计的步骤 （1）全面考虑按压力大小、温度高低、腐蚀性大小等因素来选材。 （2）选用零部件。 （3）计算外载荷，包括内压、外压、设备自重，零部件的偏载、风载、地震载荷等。

（4）强度、刚度、稳定性设计和校核计算（5）传动设备的选型、计算。 （6）绘制设备总装配图。

第2章 塔体的机械计算 2.1 按计算压力计算塔体和封头厚度 2.1.1 塔体厚度的计算 （1）计算压力 MPa Pc 2.1= （2）塔体计算厚度 mm Pc t PcDi 8.72 .185.017021800 2.1]δ[2δ=×××== （3）塔体设计厚度 mm 8.9δc δ=+=c （4）塔体名义厚度 n δ=12mm （5）塔体有效厚度 mm c n e 10δδ== 2.1.2 封头厚度计算 （1）计算厚度 mm Pc t PcDi 5.72 .15.085.017021800 2.15.0][2=?-???=?-= ?δδ （2）设计厚度 mm c 5.9c =+=δδ （3）名义厚度 mm n 12=δ （3）有效厚度 mm c n e 10=-=δδ 2.2 塔设备质量载荷计算 2.2.1 筒体圆筒、封头、裙座质量 m 01 （1）圆筒质量 m 1=4.1971979.36536=×Kg （2）封头质量 m 2=8.67624.338=×Kg （3）裙座质量 m 3=2.164006.3536=×Kg 说明：1 塔体圆筒总高度为36.79m ； 2查得DN1800mm ，厚度10mm 的圆筒质量为536Kg/m ； 3 查得 DN1800mm ，厚度10mm 的椭圆形封头质量为338.4Kg/m ； 4 裙座高度3060mm 。

塔设备机械计算

第四章塔设备机械设计 塔设备设计包括工艺设计和机械设计两方面。机械设计是把工艺参数、尺寸作为已知条件，在满足工艺条件的前提下，对塔设备进行强度、刚度和稳定性计算，并从制造、安装、检修、使用等方面出发进行机构设计。 4.1设计条件 由塔设备工艺设计设计结果，并查相关资料[1],[9]知设计条件如下表。 表4-1 设计条件表

4.2设计计算 4.2.1全塔计算的分段

图4-1 全塔分段示意图 塔的计算截面应包括所有危险截面，将全塔分成5段，其计算截面分别为：0-0、1-1、2-2、3-3、4-4。分段示意图如图4-1。

4.2.2 塔体和封头厚度 塔内液柱高度：34.23.15.004.05.0=+++=h （m ） 液柱静压力：018.034.281.992.783101066=???==--gh p H ρ（MPa ） 计算压力：1=+=H c p p p MPa （液柱压力可忽略） 圆筒计算厚度：[]94.60 .185.017022000 0.12=-???=-= c i c p D p φσδ（mm ） 圆筒设计厚度：94.8294.6=+=+=C c δδ（mm ） 圆筒名义厚度：108.094.81=?++=?++=C c n δδ（mm ） 圆筒有效厚度：8210=-==-=C n e δδ（mm ） 封头计算厚度：[]93.60 .15.085.017022000 0.15.02=?-???=-= c i c h p D p φσδ（mm ） 封头设计厚度：93.8293.6=+=+=C h hc δδ（mm ） 封头名义厚度：108.093.81=?++=?++=C hc hn δδ（mm ） 封头有效厚度：8210=-==-=C hn he δδ（mm ） 4.2.3 塔设备质量载荷 1. 塔体质量 查资料[1],[8]得内径为2000mm ，厚度为10mm 时，单位筒体质量为495kg/m ，单个封头质量为364kg 。 通体质量：5.121275.244951=?=m （kg ） 封头质量：72823642=?=m （kg ） 裙座质量：14850.34953=?=m （kg ） 塔体质量：5.1434014857285.1212732101=++=++=m m m m （kg ） 0-1段：49514951-0,01=?=m （kg ）

机械毕业设计1671支护设备与采煤机选型设计

毕业设计 支护设备与采煤机的选型设计 函授站： 专业： 姓名：

支护设备与采煤机的选型设计的主要内容包括：综采工作面液压支架的选型、综采工作面采煤机械的选型、综采工作面刮板输送机的选型。液压支架结构参数与支护强度的确认，采煤机生产率以及电机功率的验算，采高、卧底量与最大截割速度的校核，刮板机与各种辅助设备的验算。本次设计是根据原始数据来选择综采工作面的采煤设备以保证综采工作面的高产、高效和安全，并结合我国国情，做到技术经济指标上先进合理、安全可靠。 关键词：液压支架采煤机刮板运输机

绪言 (4) 第一节机械化采煤工作面类型的确定与论证 (5) 第二节液压支架的选型设计 (6) 第三节单体液压支柱工作高度，支护强度及型式的选择 (14) 第四节滚筒采煤机的选型 (15) 第五节采煤机、支护设备、输送机配套关系图 (20)

绪言 一、设计意义 我国是煤炭生产大国，随着近几年科学与经济事业的发展，煤炭产量也大幅度增加据中国煤炭工业协会所发布的《2008年全国煤炭工业统计快报》显示，2008年，我国煤炭产量完成27.16亿吨，同比增加1.93亿吨，同比增长7.65%。其中，山西、内蒙古、陕西等8个省区煤炭产量超过亿吨，神华集团、中煤能源、大同煤矿等35家大型煤炭企业产量超过1000万吨，神东等13个大型煤炭基地产量超过了20亿吨。当然，产量的增加是与综采工作面的机械设备所分不开的。而此次设计就是在原始数据的基础上选择综采工作面的各种机械设备，以达到高产，高效，安全，并且经济实用。也是让我们可以在以后的工作中更快的进入工作状态，更好的投入到煤炭事业中。 二、设计题目参数 选择设计任务书上的序号13题。 1、煤层厚度h max=3.0m，h min由设计人员自定为2.0m 截割阻抗A=340牛顿/毫米，煤层倾角23° 顶板条件：老顶Ш级直接顶4类 工作面设计长度130M，设计年产量90万吨 2、生产安排 ⑴、一年工作日按300天计算； ⑵、实行四班工作制，三班采煤，一班准备，每天生产时间为18小时。